Increasing Stability and Activity of Core-Shell Catalysts by Preferential Segregation of Oxide on Edges and Vertexes: Oxygen Reduction on Ti-Au@Pt/C

Journal of the American Chemical Society

Volumn 138, Issue 29, 2016, Pages 9294-9300

  Hu, Jue ^a,c   Wu, Lijun ^b   Kuttiyiel, Kurian A ^a   Goodman, Kenneth R ^d   Zhang, Chengxu ^c   Zhu, Yimei ^b   Vukmirovic, Miomir B ^a   White, Michael G ^a,d   Sasaki, Kotaro ^a   Adzic, Radoslav R ^a  

^a BROOKHAVEN NATIONAL LABORATORY   (United States)

^b BROOKHAVEN NATIONAL LABORATORY   (United States)

^c INSTITUTE OF PLASMA PHYSICS   (China)

^d STONY BROOK UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CATALYSTS; COORDINATION REACTIONS; DURABILITY; ELECTROLYTIC REDUCTION; GOLD; GOLD DEPOSITS; METAL NANOPARTICLES; METALS; MONOLAYERS; NANOPARTICLES; PLATINUM; PLATINUM ALLOYS; REFRACTORY METALS; SHELLS (STRUCTURES); SYNTHESIS (CHEMICAL); TITANIUM OXIDES;

CATALYST STABILITY; CORE SHELL CATALYSTS; CORE-SHELL NANOPARTICLES; OXYGEN REDUCTION; OXYGEN REDUCTION REACTION; POTENTIAL CYCLES; PREFERENTIAL SEGREGATION; SPECIFIC ACTIVITY;

CATALYST ACTIVITY;

GOLD NANOPARTICLE; METAL OXIDE; OXYGEN; TITANIUM; TITANIUM DIOXIDE;

ARTICLE; CATALYST; DENSITY FUNCTIONAL THEORY; DISSOLUTION; MASS; NANOFABRICATION; REDUCTION; SYNTHESIS;

EID: 84979889710     PISSN: 00027863     EISSN: 15205126     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jacs.6b04999     Document Type: Article

References (52)

1. Gasteiger, H. A.; Markovi, N. M. Science 2009, 324, 48 10.1126/science.1172083
2. Debe, M. K. Nature 2012, 486, 43 10.1038/nature11115
3. Stamenkovic, V. R.; Fowler, B.; Mun, B. S.; Wang, G.; Ross, P. N.; Lucas, C. A.; Marković, N. M. Science 2007, 315, 493 10.1126/science.1135941
4. Hernandez-Fernandez, P.; Masini, F.; McCarthy, D. N.; Strebel, C. E.; Friebel, D.; Deiana, D.; Malacrida, P.; Nierhoff, A.; Bodin, A.; Wise, A. M.; Nielsen, J. H.; Hansen, T. W.; Nilsson, A.; Stephens, I. E. L.; Chorkendorff, Ib. Nat. Chem. 2014, 6, 732 10.1038/nchem.2001
5. Chen, C.; Kang, Y.; Huo, Z.; Zhu, Z.; Huang, W.; Xin, H. L.; Snyder, J. D.; Li, D.; Herron, J. A.; Mavrikakis, M.; Chi, M.; More, K. L.; Li, Y.; Markovic, N. M.; Somorjai, G. A.; Yang, P.; Stamenkovic, V. R. Science 2014, 343, 1339 10.1126/science.1249061
6. Zhang, L.; Roling, L. T.; Wang, X.; Vara, M.; Chi, M.; Liu, J.; Choi, S.-I.; Park, J.; Herron, J. A.; Xie, Z.; Mavrikakis, M.; Xia, Y. Science 2015, 349, 412 10.1126/science.aab0801
7. Huang, X.; Zhao, Z.; Cao, L.; Chen, Y.; Zhu, E.; Lin, Z.; Li, M.; Yan, A.; Zettl, A.; Wang, Y. M.; Duan, X.; Mueller, T.; Huang, Y. Science 2015, 348, 1230 10.1126/science.aaa8765
8. Wang, D. L.; Xin, H. L. L.; Hovden, R.; Wang, H. S.; Yu, Y. C.; Muller, D. A.; DiSalvo, F. J.; Abruna, H. D. Nat. Mater. 2012, 12, 81 10.1038/nmat3458
9. Strasser, P.; Koh, S.; Anniyev, T.; Greeley, J.; More, K.; Yu, C. F.; Liu, Z. C.; Kaya, S.; Nordlund, D.; Ogasawara, H.; Toney, M. F.; Nilsson, A. Nat. Chem. 2010, 2, 454 10.1038/nchem.623
10. Wang, D.; Xin, H. L.; Yu, Y.; Wang, H.; Rus, E.; Muller, D. A.; Abruna, H. D. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 17664 10.1021/ja107874u
11. Xie, S.; Choi, S.-I.; Lu, N.; Roling, L. T.; Herron, J. A.; Zhang, L.; Park, J.; Wang, J.; Kim, M. J.; Xie, Z.; Mavrikakis, M.; Xia, Y. Nano Lett. 2014, 14, 3570 10.1021/nl501205j
12. Oezaslan, M.; Heggen, M.; Strasser, P. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 514 10.1021/ja2088162
13. Wu, Y.; Wang, D.; Niu, Z.; Chen, P.; Zhou, G.; Li, Y. Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 12524 10.1002/anie.201207491
14. Wang, J. X.; Inada, H.; Wu, L. J.; Zhu, Y. M.; Choi, Y. M.; Liu, P.; Zhou, W. P.; Adzic, R. R. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 17298 10.1021/ja9067645
15. Karan, H. I.; Sasaki, K.; Kuttiyiel, K.; Farberow, C. A.; Mavrikakis, M.; Adzic, R. R. ACS Catal. 2012, 2, 817 10.1021/cs200592x
16. Zhang, Y.; Hsieh, Y. C.; Volkov, V.; Su, D.; An, W.; Si, R.; Zhu, Y. M.; Liu, P.; Wang, J. X.; Adzic, R. R. ACS Catal. 2014, 4, 738 10.1021/cs401091u
17. Zhang, Y.; Ma, C.; Zhu, Y. M.; Si, R.; Cai, Y.; Wang, J. X.; Adzic, R. R. Catal. Today 2013, 202, 50 10.1016/j.cattod.2012.03.040
18. Kuttiyiel, K. A.; Sasaki, K.; Choi, Y.; Su, D.; Liu, P.; Adzic, R. R. Energy Environ. Sci. 2012, 5, 5297 10.1039/C1EE02067F
19. Hsieh, Y.-C.; Zhang, Y.; Su, D.; Volkov, V.; Si, R.; Wu, L.; Zhu, Y.; An, W.; Liu, P.; He, P.; Ye, S.; Adzic, R. R.; Wang, J. X. Nat. Commun. 2013, 4, 2466 10.1038/ncomms3466
20. Zhang, J.; Vukmirovic, M. B.; Xu, Y.; Mavrikakis, M.; Adzic, R. R. Angew. Chem., Int. Ed. 2005, 44, 2132 10.1002/anie.200462335
21. Yang, H. Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50, 2674 10.1002/anie.201005868
22. Sasaki, K.; Naohara, H.; Cai, Y.; Choi, Y. M.; Liu, P.; Vukmirovic, M. B.; Wang, J. X.; Adzic, R. R. Angew. Chem., Int. Ed. 2010, 49, 8602 10.1002/anie.201004287
23. Corti, C.; Holliday, R.; Thompson, D. Gold Bull. 2002, 35, 111 10.1007/BF03214852
24. Zhang, J.; Sasaki, K.; Sutter, E.; Adzic, R. R. Science 2007, 315, 220 10.1126/science.1134569
25. Maroun, F.; Ozanam, F.; Magnussen, O. M.; Behm, R. J. Science 2001, 293, 1811 10.1126/science.1061696
26. Kodama, K.; Jinnouchi, R.; Takahashi, N.; Murata, H.; Morimoto, Y. J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 4194 10.1021/jacs.6b00359
27. Ruban, A. V.; Skriver, H. L.; Nørskov, J. K. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 1999, 59, 15990 10.1103/PhysRevB.59.15990
28. Sasaki, K.; Naohara, H.; Choi, Y. M.; Cai, Y.; Chen, W. F.; Liu, P.; Adzic, R. R. Nat. Commun. 2012, 3, 1115 10.1038/ncomms2124
29. Zhang, L.; Persaud, R.; Madey, T. E. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 1997, 56, 10549 10.1103/PhysRevB.56.10549
30. Zhang, P.; Sham, T. K. Phys. Rev. Lett. 2003, 90, 245502 10.1103/PhysRevLett.90.245502
31. Hu, J.; Jiang, L.; Zhang, C.; Zhang, X.; Meng, Y.; Wang, X. Appl. Phys. Lett. 2014, 104, 151602 10.1063/1.4871505
32. Duan, J.; Hu, J.; Xu, L.; Wen, Y.; Zhang, C.; Meng, Y.; Zhang, C. Plasma Sci. Technol. 2015, 17, 303 10.1088/1009-0630/17/4/08
33. Johnson, C. L.; Snoeck, E.; Ezcurdia, M.; Rodriguez-Gonzalez, B.; Pastoriza-Santos, I.; Liz-Marzan, L. M.; Hytch, M. J. Nat. Mater. 2008, 7, 120 10.1038/nmat2083
34. Wang, Z. L. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 1153 10.1021/jp993593c
35. Zhao, X.; Chen, S.; Fang, Z.; Ding, J.; Sang, W.; Wang, Y.; Zhao, J.; Peng, Z.; Zeng, J. J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 2804 10.1021/ja511596c
36. Hu, J.; Kuttiyiel, K.; Sasaki, K.; Su, D.; Yang, T.-H.; Park, G.-G.; Zhang, C.; Chen, G.; Adzic, R. Catalysts 2015, 5, 1321 10.3390/catal5031321
37. Van der Vliet, D. F.; Wang, C.; Li, D.; Paulikas, A. P.; Greeley, J.; Rankin, R. B.; Strmcnik, D.; Tripkovic, D.; Markovic, N. M.; Stamenkovic, V. R. Angew. Chem. 2012, 124, 3193 10.1002/ange.201107668
38. Wang, C.; Daimon, H.; Onodera, T.; Koda, T.; Sun, S. Angew. Chem., Int. Ed. 2008, 47, 3588 10.1002/anie.200800073
39. Niu, W.; Li, L.; Liu, X.; Wang, N.; Liu, J.; Zhou, W.; Tang, Z.; Chen, S. J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 5555 10.1021/jacs.5b02027
40. Kuttiyiel, K. A.; Sasaki, K.; Choi, Y. M.; Su, D.; Liu, P.; Adzic, R. R. Nano Lett. 2012, 12, 6266 10.1021/nl303362s
41. Escudero-Escribano, M.; Verdaguer-Casadevall, A.; Malacrida, P.; Grønbjerg, U.; Knudsen, B. P.; Jepsen, A. K.; Rossmeisl, J.; Stephens, I. E. L.; Chorkendorff, I. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 16476 10.1021/ja306348d
42. Wang, J. X.; Markovic, N. M.; Adzic, R. R. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 4127 10.1021/jp037593v
43. Marković, N. M.; Gasteiger, H. A.; Grgur, B. N.; Ross, P. N. J. Electroanal. Chem. 1999, 467, 157 10.1016/S0022-0728(99)00020-0
44. Wang, J. X.; Zhang, J.; Adzic, R. R. J. Phys. Chem. A 2007, 111, 12702 10.1021/jp076104e
45. Greeley, J.; Stephens, I. E. L.; Bondarenko, A. S.; Johansson, T. P.; Hansen, H. A.; Jaramillo, T. F.; Rossmeisl, J.; Chorkendorff, I.; Nørskov, J. K. Nat. Chem. 2009, 1, 552 10.1038/nchem.367
46. Zhang, J.; Vukmirovic, M. B.; Sasaki, K.; Nilekar, A. U.; Mavrikakis, M.; Adzic, R. R. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 12480 10.1021/ja053695i
47. Damjanovic, A.; Genshaw, M. A. Electrochim. Acta 1970, 15, 1281 10.1016/0013-4686(70)85021-6
48. Markovic, N. M.; Adzic, R. R.; Cahan, B. D.; Yeager, E. B. J. Electroanal. Chem. 1994, 377, 249 10.1016/0022-0728(94)03467-2
49. Kuttiyiel, K. A.; Sasaki, K.; Su, D.; Vukmirovic, M. B.; Marinkovic, N. S.; Adzic, R. R. Electrochim. Acta 2013, 110, 267 10.1016/j.electacta.2013.04.037
50. Zheng, Y.; Tao, J.; Liu, H.; Zeng, J.; Yu, T.; Ma, Y.; Moran, C.; Wu, L.; Zhu, Y.; Liu, J.; Xia, Y. Small 2011, 7, 2307 10.1002/smll.201100106
51. Johnson, C. J.; Dujardin, E.; Davis, S. A.; Murphy, C. J.; Mann, S. J. Mater. Chem. 2002, 12, 1765 10.1039/b200953f
52. Marks, L. D. Rep. Prog. Phys. 1994, 57, 603 10.1088/0034-4885/57/6/002